2.3. Soft-RAID-Konfiguration

Der Sinn eines RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) ist es, mehrere Festplattenpartitionen in einer großen virtuellen Festplatte zusammenzufassen, um die Leistung und/oder Datensicherheit zu optimieren. Dabei geht das eine jedoch auf Kosten des anderen. Die meisten RAID-Controller verwenden das SCSI-Protokoll, da es im Vergleich zum IDE-Protokoll eine größere Anzahl an Festplatten effektiver ansteuern kann und besser für eine parallele Verarbeitung der Befehle geeignet ist. Es gibt einige RAID-Controller, die IDE- oder SATA-Festplatten unterstützen. Weitere Informationen hierzu finden Sie in der Hardwaredatenbank unter http://cdb.suse.de.

2.3.1. Soft-RAID

Statt eines RAID-Controllers, der unter Umständen sehr teuer sein kann, ist auch Soft-RAID in der Lage, diese Aufgaben zu übernehmen. SUSE Linux bietet Ihnen die Möglichkeit, mithilfe von YaST mehrere Festplatten zu einem Soft-RAID-System zu vereinen – eine sehr günstige Alternative zu einem Hardware-RAID. In RAID-Systemen gibt es mehrere Strategien für das Kombinieren mehrerer Festplatten in einem RAID-System. Jede diese Strategien weist dabei andere Ziele, Vorteile und Merkmale auf. Diese Variationen werden im Allgemeinen als RAID-Level bezeichnet.

Es gibt folgende gängige RAID-Level:

RAID 0

Dieser Level verbessert die Leistung des Datenzugriffs, indem er die einzelnen Dateiblöcke über mehrere Festplattenlaufwerke verteilt. Im Grunde ist dies gar kein RAID, da es keine Datensicherheit gibt, doch die Bezeichnung RAID 0 hat sich für diese Art von System eingebürgert. Bei RAID 0 werden mindestens zwei Festplatten zusammengefasst. Die Leistung ist zwar sehr gut, aber wenn auch nur eine der Festplatten ausfällt, ist das RAID-System zerstört und Ihre Daten sind verloren.

RAID 1

Dieser Level bietet eine ausreichende Sicherheit für die Daten, weil diese 1:1 auf eine andere Festplatte kopiert werden. Dies wird als Festplattenspiegelung bezeichnet. Ist eine Festplatte zerstört, steht eine Kopie des Inhalts auf einer anderen zur Verfügung. Solange noch eine Festplatte intakt ist, können alle anderen fehlerhaft sein, ohne dass Daten verloren gehen. Die Schreibleistung leidet durch den Kopiervorgang im Vergleich zu einer normalen physischen Festplatte ein wenig (10 bis 20 % langsamer), dafür ist der Lesezugriff deutlich schneller, weil die Daten doppelt vorhanden sind und somit parallel ausgelesen werden können. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass RAID 1 fast eine doppelt so schnelle Transaktionsrate und nahezu dieselbe Schreibgeschwindigkeit wie einzelne Festplatten bieten.

RAID 2 und RAID 3

Dies sind keine typischen RAID-Implementierungen. Level 2 verteilt die Daten auf Bit- und nicht auf Blockebene. Level 3 bietet Byte-basiertes Verteilen mit einer dedizierten Paritätsfestplatte und kann nicht gleichzeitig mehrere Anforderungen verarbeiten. Diese beiden Level werden nur selten verwendet.

RAID 4

Level 4 verteilt die Daten auf Blockebene wie bei Level 0, wobei diese Vorgehensweise mit einer dedizierten Paritätsfestplatte kombiniert wird. Die Paritätsdaten werden im Fall eines Festplattenfehlers zum Erstellen einer Ersatzfestplatte verwendet. Die Paritätsfestplatte kann beim Schreibzugriff jedoch Engpässe verursachen. Dennoch wird Level 4 gelegentlich eingesetzt.

RAID 5

RAID 5 ist ein optimierter Kompromiss aus Level 0 und Level 1, was Leistung und Redundanz betrifft. Der nutzbare Festplattenplatz entspricht der Anzahl der eingesetzten Festplatten minus einer. Die Daten werden wie bei RAID 0 über die Festplatten verteilt. Für die Sicherheit sorgen die Paritätsblöcke, die bei RAID 5 auf einer der Partitionen angelegt werden. Diese werden mit XOR miteinander verknüpft, sodass sich beim Ausfall einer Partition durch den dazugehörigen Paritätsblock der Inhalt über XOR rekonstruieren lässt. Bei RAID 5 ist zu beachten, dass nicht mehrere Festplatten gleichzeitig ausfallen dürfen. Wenn eine Festplatte ausfällt, muss sie schnellstmöglich ausgetauscht werden, da sonst Datenverlust droht.

Weitere RAID-Level

Es wurden noch weitere RAID-Level entwickelt (RAIDn, RAID 10, RAID 0+1, RAID 30, RAID 50 usw.), wobei einige von diesen proprietäre Implementierungen verschiedener Hardwarehersteller sind. Diese Level sind nicht sehr weit verbreitet und werden aus diesem Grund hier nicht näher beschrieben.

2.3.2. Soft-RAID-Konfiguration mit YaST

Zur Soft-RAID-Konfiguration gelangen Sie über den YaST-Expertenmodus des Partitionierungsmoduls, der in Abschnitt 3.7.5, „Partitionierung“ (↑Start) beschrieben ist. Mit diesem professionellen Partitionierungswerkzeug können Sie vorhandene Partitionen bearbeiten und löschen sowie neue Partitionen erstellen, die mit Soft-RAID verwendet werden sollen. Sie erstellen die RAID-Partitionen, indem Sie zunächst auf Anlegen+Nicht formatieren klicken und anschließend 0xFD Linux RAID als Partitions-ID wählen. Für RAID 0 und RAID 1 sind mindestens zwei Partitionen erforderlich, für RAID 1 in der Regel exakt zwei. Für RAID 5 sind mindestens drei Partitionen erforderlich. Es wird empfohlen, nur Partitionen gleicher Größe zu verwenden. Die einzelnen Partitionen eines RAIDs sollten auf verschiedenen Festplatten liegen, damit das Risiko eines Datenverlusts durch den Defekt einer Festplatte (bei RAID 1 und 5) verhindert bzw. die Leistung bei RAID 0 optimiert wird. Wenn Sie alle gewünschten Partitionen erstellt haben, klicken Sie auf RAID+RAID anlegen, um die RAID-Konfiguration zu starten.

Wählen Sie im nächsten Dialogfeld zwischen RAID-Level 0, 1 und 5 (weitere Informationen hierzu finden Sie in Abschnitt 2.3.1, „Soft-RAID“). Wenn Sie auf Weiter klicken, werden im folgenden Dialogfeld alle Partitionen entweder mit dem Typ „Linux RAID“ oder „Linux native“ angezeigt (siehe Abbildung 2.6, „RAID-Partitionen“). Swap- oder DOS-Partitionen werden nicht angezeigt. Wenn eine Partition einem RAID-Volume bereits zugewiesen ist, wird in der Liste der Name des RAID-Geräts (z. B. /dev/md0) angezeigt. Nicht zugewiesene Partitionen sind mit „--“ gekennzeichnet.

Abbildung 2.6. RAID-Partitionen

RAID-Partitionen

Um dem ausgewählten RAID-Volume eine zuvor nicht zugewiesene Partition zuzuweisen, klicken Sie zuerst auf die Partition und anschließend auf Hinzufügen. Der Name des RAID-Geräts wird dann zur ausgewählten Partition hinzugefügt. Weisen Sie alle für RAID reservierten Partitionen zu. Anderenfalls bleibt der Speicherplatz in den Partitionen unbenutzt. Klicken Sie nach dem Zuweisen aller Partitionen auf Weiter, um das Einstellungsdialogfeld aufzurufen, in dem Sie die Leistung optimieren können (siehe Abbildung 2.7, „Dateisystemeinstellungen“).

Abbildung 2.7. Dateisystemeinstellungen

Dateisystemeinstellungen

Legen Sie wie bei der konventionellen Partitionierung das zu verwendende Dateisystem sowie die Verschlüsselung und den Mountpunkt für das RAID-Volume fest. Durch Aktivieren der Option Persistenter Superblock wird gewährleistet, dass die RAID-Partitionen als solche beim Booten erkannt werden. Wenn Sie die Konfiguration mit Beenden abgeschlossen haben, sind im Expertenmodus des Partitionierungsmoduls das Gerät /dev/md0 und andere Geräte mit RAID gekennzeichnet.

2.3.3. Fehlerbehebung

Prüfen Sie die Datei /proc/mdstats, um festzustellen, ob eine RAID-Partition zerstört ist. Grundsätzliche Vorgehensweise bei einem Systemfehler ist es, Ihr Linux-System herunterzufahren und die defekte Festplatte durch eine neue, gleichartig partitionierte Platte zu ersetzen. Starten Sie das System anschließend neu und geben Sie den Befehl mdadm /dev/mdX --add /dev/sdX ein. Ersetzen Sie "X" durch die entsprechende Geräte-ID. Damit wird die neue Festplatte automatisch in das RAID-System integriert und vollautomatisch rekonstruiert.

2.3.4. Weitere Informationen

Weitere Informationen sowie eine Anleitung zur Konfiguration von Soft-RAID finden Sie in den angegebenen HOWTO-Dokumenten unter:

Linux-RAID-Mailinglisten sind beispielsweise unter folgender URL verfügbar: http://www.mail-archive.com/linux-raid@vger.rutgers.edu.